دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-2623JF - ارتفاع رقم 0.28 اینچ - رنگ زرد نارنجی AlInGaP - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-2623JF یک ماژول نمایشگر چهار رقمی هفت قسمتی با عملکرد بالا است که برای کاربردهای نیازمند نمایش واضح اعداد طراحی شده است. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی عددی بصری در دستگاه‌های الکترونیکی است. فناوری هسته‌ای پشت این نمایشگر، استفاده از ماده نیمه‌هادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) برای چیپ‌های LED است که بر روی یک زیرلایه غیرشفاف آرسنید گالیم (GaAs) نصب شده‌اند. این انتخاب خاص مواد برای دستیابی به رنگ تابش مشخصه زرد نارنجی دستگاه با بازدهی و روشنایی بالا حیاتی است. نمایشگر دارای صفحه خاکستری و قسمتی‌های سفید است، ترکیبی که برای حداکثر کردن کنتراست و خوانایی در شرایط نوری مختلف طراحی شده است. این نمایشگر بر اساس شدت نوردهی دسته‌بندی می‌شود که امکان انتخاب یکنواخت در دسته‌های تولید را فراهم می‌کند.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این دستگاه چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که آن را برای طیفی از کاربردهای حرفه‌ای و صنعتی مناسب می‌سازد. نیاز کم آن به توان، یک مزیت قابل توجه برای دستگاه‌های باتری‌خور یا حساس به انرژی است. ظاهر عالی کاراکتر، روشنایی بالا و کنتراست بالا اطمینان می‌دهد که اعداد نمایش داده شده از فاصله و در نور محیط به راحتی قابل خواندن باشند. زاویه دید گسترده، قابلیت استفاده دستگاه را افزایش می‌دهد و امکان خواندن آن از موقعیت‌های مختلف بدون کاهش قابل توجه وضوح را فراهم می‌کند. قابلیت اطمینان حالت جامد ذاتی در فناوری LED به معنای عمر عملیاتی طولانی و مقاومت در برابر ضربه و لرزش در مقایسه با انواع مکانیکی یا دیگر انواع نمایشگر است. بازارهای هدف اصلی این نمایشگر شامل پنل‌های ابزار دقیق، تجهیزات تست و اندازه‌گیری، سیستم‌های کنترل صنعتی، دستگاه‌های پزشکی و الکترونیک مصرفی است که در آن‌ها نمایش عددی قابل اطمینان، واضح و کارآمد مورد نیاز است.

2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

دیتاشیت مجموعه جامعی از پارامترهای الکتریکی و نوری ارائه می‌دهد که مرزهای عملیاتی و عملکرد نمایشگر LTC-2623JF را تعریف می‌کنند. درک این پارامترها برای طراحی صحیح مدار و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت ضروری است.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند.

• اتلاف توان در هر قسمت:70 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که می‌تواند به صورت حرارت توسط یک قسمت LED منفرد تحت عملکرد DC پیوسته به طور ایمن تلف شود. تجاوز از این محدودیت، خطر آسیب حرارتی به پیوند نیمه‌هادی را در پی دارد.
• جریان مستقیم پیک در هر قسمت:60 میلی‌آمپر. این مقدار تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه اعمال می‌شود. این امکان دوره‌های کوتاه جریان بالاتر را برای دستیابی به اوج‌های لحظه‌ای در روشنایی فراهم می‌کند که برای طرح‌های مالتی‌پلکس مفید است.
• جریان مستقیم پیوسته در هر قسمت:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این حداکثر جریان توصیه شده برای عملکرد پیوسته در دمای اتاق است. دیتاشیت یک ضریب کاهش 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد را برای دمای بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد مشخص می‌کند، به این معنی که حداکثر جریان پیوسته مجاز باید با افزایش دمای محیط برای جلوگیری از گرمای بیش از حد کاهش یابد.
• ولتاژ معکوس در هر قسمت:5 ولت. اعمال یک ولتاژ بایاس معکوس بیشتر از این مقدار می‌تواند باعث شکست و آسیب به LED شود.
• محدوده دمای عملکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه برای عملکرد و ذخیره‌سازی در این محدوده دمایی درجه‌بندی شده است.
• دمای لحیم‌کاری:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن. این یک پارامتر حیاتی برای فرآیند لحیم‌کاری رفلو در مونتاژ PCB است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این‌ها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده‌اند و رفتار مورد انتظار تحت شرایط عملیاتی عادی را ارائه می‌دهند.

• شدت نوردهی متوسط (I_V):320 تا 800 میکروکاندلا در I_F=1 میلی‌آمپر. این پارامتر خروجی نور را اندازه‌گیری می‌کند. محدوده وسیع نشان‌دهنده یک فرآیند دسته‌بندی است؛ دستگاه‌ها بر اساس شدت اندازه‌گیری شده واقعی‌شان دسته‌بندی می‌شوند.
• طول موج تابش پیک (λ_p):611 نانومتر (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر. این طول موجی است که در آن توان خروجی نوری بیشترین است. برای این دستگاه AlInGaP، این طول موج در منطقه زرد-نارنجی طیف مرئی قرار می‌گیرد.
• نیمه‌عرض خط طیفی (Δλ):17 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور تابش شده است. مقدار کوچکتر به معنای خروجی تک‌رنگ‌تر (رنگ خالص‌تر) است.
• طول موج غالب (λ_d):605 نانومتر (معمول). این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و بهترین تطابق را با رنگ منبع نور دارد و ارتباط نزدیکی با طول موج پیک دارد.
• ولتاژ مستقیم در هر قسمت (V_F):2.05 ولت تا 2.6 ولت در I_F=20 میلی‌آمپر. این افت ولتاژ در سراسر LED هنگام عملکرد است. این برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است. این محدوده تغییرات طبیعی تولید را در بر می‌گیرد.
• جریان معکوس در هر قسمت (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5 ولت. این جریان نشتی کوچکی است که وقتی LED در محدوده حداکثر مجاز خود تحت بایاس معکوس قرار می‌گیرد، جریان می‌یابد.
• نسبت تطابق شدت نوردهی (I_V-m):2:1 (حداکثر). این حداکثر نسبت مجاز بین درخشان‌ترین و کم‌نورترین قسمت‌ها یا ارقام درون یک دستگاه منفرد را مشخص می‌کند و ظاهر یکنواخت را تضمین می‌کند.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

ساختار فیزیکی و ابعاد نمایشگر برای یکپارچه‌سازی مکانیکی در محصول نهایی حیاتی است.

3.1 ابعاد بسته

LTC-2623JF دارای یک پیکربندی استاندارد دو ردیفه (DIP) مناسب برای نصب PCB از طریق سوراخ است. ویژگی ابعادی کلیدی آن ارتفاع رقم 0.28 اینچ (7.0 میلی‌متر) است. تمام ابعاد در نقشه ارائه شده بر حسب میلی‌متر است، با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. طراحان باید برای قرارگیری دقیق سوراخ‌های نصب و فاصله برای بدنه نمایشگر به نقشه ابعادی دقیق مراجعه کنند.

3.2 اتصال پایه‌ها و شناسایی قطبیت

دستگاه دارای پیکربندی 16 پایه است. این دستگاه از معماری آنود مشترک مالتی‌پلکس استفاده می‌کند. این بدان معناست که آندهای LED برای هر رقم به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند (به عنوان مثال، پایه 1 آند مشترک برای رقم 1، پایه 14 برای رقم 2 و غیره)، در حالی که کاتدهای هر قسمت (A-G، DP، و قسمت‌های دونقطه L1-L3) در بین ارقام مشترک هستند. این طراحی تعداد پایه‌های درایور مورد نیاز را از 32 (4 رقم * 8 قسمت) به شدت به 16 کاهش می‌دهد و امکان مالتی‌پلکس کردن کارآمد را فراهم می‌کند. جدول پایه‌ها به وضوح عملکرد هر پایه را شناسایی می‌کند، از جمله چندینپایه بدون اتصال(NC) و یک موقعیت (پایه 10) که پایه فیزیکی ندارد. شناسایی صحیح پایه‌های آند مشترک و پایه‌های کاتد قسمت‌ها برای طراحی صحیح مدار و کنترل نرم‌افزاری ضروری است.

3.3 نمودار مدار داخلی

نمودار مدار داخلی به صورت بصری معماری آنود مشترک مالتی‌پلکس را نشان می‌دهد. این نمودار چهار گره آند مشترک (یکی برای هر رقم) و نحوه اتصال هر یک از کاتدهای قسمت و دونقطه به LEDهای مربوطه در سراسر چهار رقم را نشان می‌دهد. این نمودار برای درک توپولوژی الکتریکی مورد نیاز برای راه‌اندازی صحیح نمایشگر بسیار ارزشمند است و تأیید می‌کند که برای روشن کردن یک قسمت خاص روی یک رقم خاص، پایه آند مشترک مربوطه آن باید High (یا از طریق یک منبع جریان به Vcc) متصل شود، در حالی که پایه کاتد قسمت مورد نظر باید Low (به زمین متصل) شود.

4. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح در طول مونتاژ برای قابلیت اطمینان حیاتی است.

4.1 پارامترهای لحیم‌کاری رفلو

دیتاشیت به صراحت مشخصات حرارتی حداکثر مجاز برای لحیم‌کاری را بیان می‌کند: حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر مدت 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن (معمولاً در سطح PCB). این پارامتر باید در طول تنظیم مشخصات حرارتی کوره رفلو به شدت رعایت شود. تجاوز از این محدودیت‌ها می‌تواند به اتصالات سیمی داخلی آسیب برساند، لنز اپوکسی LED را تخریب کند یا بسته را لایه‌لایه کند.

4.2 اقدامات احتیاطی و شرایط نگهداری

• ESD (تخلیه الکترواستاتیک):اگرچه به صراحت ذکر نشده است، LEDها دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند و می‌توانند به ESD حساس باشند. روش‌های استاندارد مدیریت ESD (استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده، زیراندازهای ضد استاتیک و بسته‌بندی رسانا) توصیه می‌شود.
• تمیز کردن:اگر پس از لحیم‌کاری نیاز به تمیز کردن است، از روش‌ها و حلال‌های سازگار با بسته پلاستیکی و لنز اپوکسی استفاده کنید. از تمیز کردن اولتراسونیک که ممکن است باعث ترک‌های ریز شود، خودداری کنید.
• نگهداری:دستگاه باید در محدوده دمایی مشخص شده خود از 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد نگهداری شود، ترجیحاً در یک محیط کم‌رطوبت و ضد استاتیک برای جلوگیری از جذب رطوبت و اکسیداسیون ترمینال‌ها.

5. پیشنهادات کاربردی

5.1 سناریوهای کاربردی معمول

LTC-2623JF برای هر کاربرد نیازمند نمایش عددی چند رقمی روشن و قابل اطمینان ایده‌آل است. کاربردهای رایج شامل: مولتی‌مترهای دیجیتال و مترهای کلمپی، فرکانس‌شمارها، تایمرها و شمارنده‌های فرآیند، کنترلرهای دما، ترازوها، تجهیزات پایش پزشکی (مانند فشارسنج‌ها)، ابزارهای تشخیصی خودرو و نمایشگرهای پنل کنترل صنعتی است.

5.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. یک مقاومت محدودکننده جریان (یا یک مدار درایور جریان ثابت) باید به صورت سری با هر مسیر آند مشترک یا کاتد قسمت (بسته به توپولوژی درایو) استفاده شود تا جریان عملیاتی تنظیم شود. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F. برای یک طراحی محافظه‌کارانه، از حداکثر V_Fاز دیتاشیت (2.6 ولت) استفاده کنید.
• مدار درایو مالتی‌پلکس:برای کنترل 4 رقم با تنها 16 پایه، از تکنیک مالتی‌پلکس استفاده می‌شود. یک میکروکنترلر به صورت متوالی آند مشترک یک رقم را در یک زمان فعال می‌کند در حالی که الگوی قسمت برای آن رقم را خروجی می‌دهد. این اتفاق در فرکانس بالا (معمولاً >100 هرتز) رخ می‌دهد تا توهم روشن بودن همزمان تمام ارقام ایجاد شود. درایور باید قادر به تأمین جریان پیک برای مقدار قسمت‌های روشن یک رقم باشد.
• زاویه دید و نصب:موقعیت دید کاربر مورد نظر را در نظر بگیرید. زاویه دید گسترده مفید است، اما نمایشگر باید به طور مستقیم در جهت دید نصب شود تا روشنایی بهینه حاصل شود.
• مدیریت حرارت:در حالی که اتلاف توان کم است، در محیط‌های با دمای محیط بالا یا هنگام راه‌اندازی با جریان‌های بالاتر، اطمینان حاصل کنید که تهویه کافی در اطراف نمایشگر وجود دارد تا در محدوده جریان‌های کاهش‌یافته باقی بماند.

6. مقایسه و تمایز فنی

LTC-2623JF عمدتاً از طریق استفاده از فناوری AlInGaP و ویژگی‌های عملکردی خاص خود متمایز می‌شود.

• در مقابل LEDهای استاندارد GaAsP یا GaP:فناوری AlInGaP بازده نوردهی به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان درایو می‌شود. همچنین پایداری دمایی بهتر و عمر طولانی‌تری فراهم می‌کند.
• در مقابل نمایشگرهای ارقام بزرگتر یا کوچکتر:ارتفاع رقم 0.28 اینچ تعادلی بین خوانایی و فشردگی ارائه می‌دهد و بین نمایشگرهای کوچکتر 0.2 اینچی برای دستگاه‌های قابل حمل و نمایشگرهای بزرگتر 0.5 اینچی یا 1 اینچی برای نصب روی پنل قرار می‌گیرد.
• در مقابل نمایشگرهای تک‌رنگ در مقابل چندرنگ:این یک نمایشگر تک‌رنگ زرد نارنجی است. برای کاربردهای نیازمند نشانگر وضعیت (مانند قرمز برای هشدار، سبز برای عادی)، یک نمایشگر چندرنگ یا دو رنگ مناسب‌تر خواهد بود.
• در مقابل پیکربندی کاتد مشترک:انتخاب آند مشترک اغلب توسط مدار درایو دیکته می‌شود. میکروکنترلرهای با قابلیت درین باز/سینک رایج‌تر هستند و نمایشگرهای آند مشترک را به انتخاب مکرری تبدیل می‌کنند زیرا به MCU اجازه می‌دهند جریان قسمت را مستقیماً سینک کند.

7. پرسش‌های متداول بر اساس پارامترهای فنی

س: چرا برای شدت نوردهی (800-320 میکروکاندلا) یک محدوده وجود دارد؟

پ: این نشان می‌دهد دستگاه در دسته‌های شدت نوردهی فروخته می‌شود. تولیدکنندگان LEDها را بر اساس خروجی واقعی‌شان آزمایش و دسته‌بندی می‌کنند. شما می‌توانید یک دسته محدودتر را برای نمایشگرهای یکنواخت‌تر در یک خط تولید مشخص کنید.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

پ: بله، اما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. به عنوان مثال، برای راه‌اندازی یک قسمت در I_F=20 میلی‌آمپر با V_Fمعادل 2.4 ولت با استفاده از منبع تغذیه 5 ولت: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم. یک مقاومت استاندارد 120 یا 150 اهم مناسب خواهد بود.

س: عبارت \"آند مشترک مالتی‌پلکس\" برای نرم‌افزار من چه معنایی دارد؟

پ: نرم‌افزار شما باید یک روال تازه‌سازی نمایشگر پیاده‌سازی کند. در یک حلقه، این کارها را انجام می‌دهد: 1) تمام درایوهای آند ارقام را خاموش کند. 2) الگوی قسمت (داده کاتد) را برای رقم 1 خروجی دهد. 3) درایو آند برای رقم 1 را روشن کند. 4) مدت کوتاهی صبر کند (مثلاً 2-5 میلی‌ثانیه). 5) مراحل 1-4 را برای رقم 2، سپس رقم 3، سپس رقم 4 تکرار کند و سپس به رقم 1 بازگردد.

س: جریان مستقیم پیک 60 میلی‌آمپر است، اما پیوسته فقط 25 میلی‌آمپر است. آیا می‌توانم از 60 میلی‌آمپر به صورت پیوسته استفاده کنم؟

پ: خیر. مقدار 60 میلی‌آمپر برای پالس‌های بسیار کوتاه (عرض 0.1 میلی‌ثانیه) با چرخه کاری کم (10%) است. استفاده پیوسته از 60 میلی‌آمپر به شدت از مقدار مجاز اتلاف توان 70 میلی‌وات فراتر می‌رود و به سرعت قسمت LED را از بین می‌برد.

8. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی نمایشگر چهار رقمی ولت‌متر دیجیتال

یک طراح در حال ساخت یک منبع تغذیه رومیزی است و نیاز به یک نمایشگر واضح ولتاژ دارد. او LTC-2623JF را به دلیل روشنایی و خوانایی آن انتخاب می‌کند. میکروکنترلر دارای 16 پایه I/O در دسترس است که به طور کامل با تعداد پایه‌های نمایشگر مطابقت دارد. طراح از 8 پایه پیکربندی شده به عنوان خروجی برای سینک جریان قسمت‌ها (A, B, C, D, E, F, G, DP) استفاده می‌کند. چهار پایه دیگر به عنوان خروجی‌های درین باز پیکربندی شده‌اند تا جریان را به چهار آند مشترک تأمین کنند (هر کدام از طریق یک ترانزیستور کوچک برای مدیریت جریان تجمعی قسمت‌ها). 4 پایه باقی‌مانده پایه‌های NC استفاده نشده هستند. نرم‌افزاری نوشته می‌شود تا نمایشگر را مالتی‌پلکس کند، یک مقدار را از ADC بخواند و آن را به الگوهای هفت قسمتی تبدیل کند. مقاومت‌های محدودکننده جریان روی خطوط آند مشترک (یا خطوط قسمت، بسته به توپولوژی انتخاب شده) قرار می‌گیرند. طراحی صفحه خاکستری/قسمت سفید، کنتراست عالی در برابر پنل فلزی منبع تغذیه ارائه می‌دهد.

9. معرفی اصل عملکرد

اصل عملکرد LTC-2623JF بر اساس الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از ولتاژ روشن شدن دیود (تقریباً 2.0-2.6 ولت برای این ماده AlInGaP) اعمال می‌شود، الکترون‌ها از منطقه نوع n و حفره‌ها از منطقه نوع p به داخل پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار در منطقه فعال نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند، انرژی به صورت فوتون (نور) آزاد می‌شود. طول موج خاص (رنگ) نور تابش شده توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. AlInGaP دارای یک گاف نواری متناظر با نور در طیف قرمز تا زرد-سبز است؛ ترکیب دقیق در این دستگاه برای تابش زرد نارنجی (611-605 نانومتر) تنظیم شده است. فرمت هفت قسمتی با چیدمان چندین چیپ LED منفرد (یا بخش‌های چیپ) در الگوی کلاسیک \"8\" ایجاد می‌شود، که هر قسمت از نظر الکتریکی جدا شده است تا بتواند به طور مستقل یا از طریق طرح مالتی‌پلکس کنترل شود.

10. روندهای توسعه

تکامل نمایشگرهایی مانند LTC-2623JF روندهای گسترده‌تری در فوتونیک را دنبال می‌کند. یک تلاش مستمر به سمتبازدهی بالاتروجود دارد، که نور بیشتری (لومن) به ازای هر وات ورودی الکتریکی تولید می‌کند و این برای عمر باتری و صرفه‌جویی انرژی حیاتی است.بهبود بازتولید رنگ و اشباعنیز از حوزه‌های توسعه هستند، اگرچه برای نمایشگرهای عددی تک‌رنگ کمتر حیاتی است. برای کاربردهای الفبایی-عددی یا چندرنگ، روند به سمتچگالی پیکسل بالاتر(قسمت‌ها یا عناصر ماتریس نقطه‌ای بیشتر در همان منطقه) و ادغامچندین رنگ یا قابلیت کامل RGBدر یک بسته واحد است. روند قابل توجه دیگر حرکت از بسته‌های از طریق سوراخ (مانند این DIP) به سمتبسته‌های دستگاه نصب سطحی (SMD)است که امکان مونتاژ کوچکتر، سبک‌تر و خودکارتر را فراهم می‌کند. علاوه بر این، ادغام فزایندهالکترونیک درایو(مانند درایورهای جریان ثابت، مالتی‌پلکسرها و حتی کنترلرهای ساده) مستقیماً با ماژول نمایشگر وجود دارد که کار طراحی را برای مهندس نهایی ساده می‌کند و تعداد قطعات روی PCB اصلی را کاهش می‌دهد.